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La machine travaille aux côtés des ouvriers

Pour éviter les accidents avec un ouvrier, Baby Geert a été doté de systèmes de "ressorts" qui assouplissent ses mouvements et arrêtent la machine en cas de contacts intempestifs. ©Dieter Telemans

À Bruxelles, on ne parle plus de robots, mais bien de cobots. Des simples machines programmées pour réaliser automatiquement une tâche répétitive, on est passé à des engins semi-intelligents qui interagissent par le geste et la lumière avec les ouvriers!

À l’usine automobile Audi de Forest (Bruxelles), les robots sont partout. Sur les lignes de montage, ils sont généralement isolés derrière des grilles ou cloisons transparentes destinées à tenir les opérateurs humains à l’écart et ainsi limiter le risque d’accident. Quand un robot a une tâche à effectuer, il ne se soucie pas de ce qui se trouve d’inhabituel dans son environnement!

Au détour d’une travée, entre deux squelettes de voiture en voie d’assemblage, "Baby Geert" fait un peu bande à part. Ce robot n’est pas placé en quarantaine. Au contraire, il travaille même en parfaite harmonie avec les ouvriers. Homme et machine se regardent, communiquent par le geste et préparent ensemble des pièces qui seront ensuite collées et soudées sur les structures métalliques qui, elles, défilent automatiquement à quelques mètres de là.

Pour éviter les accidents avec un ouvrier, Baby Geert a été doté de systèmes de "ressorts" qui assouplissent ses mouvements et arrêtent la machine en cas de contacts intempestifs. ©Dieter Telemans

"Baby Geert n’est plus vraiment un robot. C’est un ‘cobot’, un robot collaboratif", explique le Dr An Jacobs (Vrije Universiteit Brussel), responsable scientifique du projet de recherche ClaXon, centré sur le développement de ce cobot. Ce projet rassemble des équipes universitaires, dont l’institut de micro-électronique Imec, basé à Leuven, BruBotics (un centre de recherche de la VUB qui travaille sur tous les aspects de la collaboration personne-machine) et l’usine automobile Audi de Forest.

Le "bébé" en question affiche de belles dimensions. C’est une sorte de cyclope plus grand qu’un être humain dont l’œil (en forme de phare, on est dans une usine automobile tout de même!), sert principalement à communiquer avec les ouvriers. Il sourit, fait la grimace, vire au rouge en cas de problème. De son côté, le personnel qui travaille avec Baby Geert communique avec lui par gestes. Un choix stratégique dans cette usine, où le bruit ambiant est élevé.

Système de reconnaissance faciale

Le cobot effectue donc les tâches qui lui sont demandées tout en suivant à la vue et au toucher les consignes de son "maître": l’ouvrier qui occupe le même poste que lui. "Tout au long du projet ClaXon, nous avons travaillé sur l’efficacité, la sûreté, mais aussi la rentabilité de ce type de robot. Sans parler du développement des interfaces nécessaires pour que l’opérateur humain et la machine puissent travailler l’un à côté de l’autre sans danger", précise la sociologue An Jacobs.

Des machines et des hommes

Les chercheurs ne cessent d’"augmenter" l’être humain, d’améliorer ses performances, de prévenir ses maladies et, partant de là, de dépasser les limites liées à sa propre nature.

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L’avantage de cette collaboration homme-machine? Dans l’usine, Baby Geert encolle des pièces qui sont ensuite appliquées sur la carrosserie d’une future voiture. "Contrairement à l’ouvrier, le robot applique exactement la bonne dose de colle sur chaque pièce et au millimètre près", indique Patrick Danau, le directeur général de l’usine de Forest. "Et il le fait de manière intelligente, grâce à la communication qu’il entretient avec son collègue humain."

La tâche est certes répétitive, mais aussi nuancée. Toutes les pièces ne se ressemblent pas. L’ouvrier positionne devant le robot une table munie de toute une série de pièces à encoller. Certaines sont destinées à des voitures deux portes, d’autres quatre ou cinq portes. L’opérateur se fait ensuite identifier par le cobot suivant un système de reconnaissance faciale et d’empreinte digitale. Pas question en effet que le robot obéisse à un inconnu! Ensuite, suivant une gestuelle précise, l’opérateur humain indique au robot le plateau qu’il a à traiter (à sa droite ou à sa gauche), et lui indique aussi quelle diversité de pièces il a devant lui. La machine passe alors à l’action, pièce par pièce, et applique la bonne dose de colle sur la bonne pièce.

C’est donc par le langage des signes que l’opérateur communique avec le cobot, lequel lui répond aussi visuellement. Un cobot dont les "yeux" ne sont autres que des caméras infrarouges, des caméras classiques, des caméras capables de prendre en compte la profondeur de champ (3D), ou encore des capteurs électriques, des capteurs de force, des ressorts intelligents qui interrompent les mouvements de la machine si soudain, elle rencontre une résistance inhabituelle. Par exemple quand elle heurte un ouvrier qui ne se serait pas écarté à temps de l’aire de travail du cobot.

Acceptation humaine

"Depuis quasi un an, nous encollons ensemble puis nous plaçons sur la carrosserie quelque 300 pièces par jour", explique l’opérateur de service. Un autre robot, moins intelligent celui-là, prenait alors le relais et soudait les pièces à leur place définitive sur la carrosserie. Le pari n’était pas gagné d’emblée. Introduire un cobot sur une ligne de production afin d’aider, de manière flexible, le personnel humain dans une gamme de tâches différentes et complexes, présentait deux grands défis. Technologique d’une part, mais aussi humain. Il faut en effet pouvoir considérer un robot comme un "collègue"…

"Contrairement à l’ouvrier, le robot applique exactement la bonne dose de colle sur chaque pièce et au millimètre près."
Patrick Danau
Directeur général de l’usine Audi de Forest

D’un point de vue technologique, ce projet de recherche de deux ans, et doté d’un budget global de 1,3 million d’euros, a permis d’engranger diverses avancées précieuses. Notamment dans le développement de logiciels et l’amélioration de la précision du cobot.

C’est par le langage des signes que l’opérateur communique avec le cobot, lequel lui répond aussi visuellement. ©Dieter Telemans

On l’a vu, pour éviter les accidents avec un ouvrier, Baby Geert a été doté de systèmes de "ressorts" qui assouplissent ses mouvements et arrêtent la machine en cas de contacts intempestifs. Mais cela a un coût, principalement dans la précision de ses gestes. Un bras souple est moins précis qu’un bras rigide. Le problème a été résolu par voie logicielle. Les nouveaux algorithmes développés pour Baby Geert permettent d’accroître sa précision de l’ordre de 60%, tout en conservant sa souplesse en matière de sécurité.

De même, au cours de ce projet, les limites de l’acuité des caméras de profondeur utilisées ont également pu être abordées. Dans un environnement industriel de ce type, la réflexion générée par les surfaces métalliques qui circulent dans l’usine peut induire des erreurs d’appréciation. De quoi générer de nouvelles recherches à l’avenir.

Enfin, la dimension humaine du projet est également très intéressante. Comment les opérateurs de machines veulent-ils vraiment interagir avec des robots? En quoi s’attendent-ils à ce que les robots les aident dans leurs opérations quotidiennes? Et vont-ils les accepter? Voilà quelques questions que le Dr An Jacobs a également prises en compte dans le cadre de ClaXon, et avec succès! L’expérience et les commentaires des opérateurs qui ont travaillé avec le cobot le montrent: l’acceptabilité est au rendez-vous.

"Nous avons ici la démonstration qu’une collaboration entre Régions dans ce contexte d’innovation industrielle livre de beaux résultats."
Fadila Laanan
Secrétaire d’État (PS) à la Région de Bruxelles-Capitale

Enfin, il ne faut pas sous-estimer la portée politique et stratégique de ce type de recherche. Pour la Région bruxelloise, qui a financé une partie du projet de recherche industrielle, ClaXon est un exemple à suivre. "À Bruxelles, 55% des entreprises innovent, rappelle Fadila Laanan, secrétaire d’État (PS) à la Région de Bruxelles-Capitale chargée de la recherche scientifique. Soit 8% de plus que la moyenne européenne. Nous avons ici la démonstration, avec cette usine ‘smart’, qu’une collaboration entre Régions dans ce contexte d’innovation industrielle livre de beaux résultats."

La Flandre, via les services du ministre Philippe Muyters (N-VA), en charge de l’Économie et de l’Innovation, a en effet aussi mis la main au portefeuille. "Et ce que nous faisons ici peut aussi avoir un retentissement plus large, précise Philippe Muyters. Ce genre d’initiative développe notre compétitivité." 

Le danger

L’emploi menacé?

Dans l’usine de Forest, Baby Geert reste un engin unique en son genre. Son problème, c’est qu’il est difficilement transposable tel quel dans un autre environnement industriel. "Par manque de standards dans la technologie des senseurs notamment, il n’est pas envisageable de déployer de tels robots de manière générique dans n’importe quel environnement de production", souligne Ilse Ravyse, de la société SoftKinetic, qui a dirigé le projet ClaXon.

Quant au risque de voir ce type de cobot prendre la place des ouvriers, il n’y a aucun souci à se faire. Au contraire, Baby Geert permet à l’ouvrier d’être plus performant: c’est la notion d’ouvrier "augmenté".


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